1、 第六章 工廠供電系統(tǒng)的過電流保護(hù)- 本章講述工廠供電系統(tǒng)中常用的幾種過電流保護(hù)裝置熔斷器保護(hù)、低壓斷路器保護(hù)和繼電保護(hù)，其中繼電保護(hù)廣泛應(yīng)用于高壓用電系統(tǒng)中，其保護(hù)功能很多，而且是實現(xiàn)供電系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)，因此將予以重點介紹。 第一節(jié)第一節(jié) 過電流保護(hù)的任務(wù)和要求過電流保護(hù)的任務(wù)和要求（一）、過電流裝置的類型和任務(wù) 工廠供電系統(tǒng)的過電流保護(hù)裝置有：熔斷器保護(hù)、低壓斷路器保護(hù)和繼電保護(hù)。 熔斷器保護(hù) 適用于高低壓供電系統(tǒng)。由于其裝置簡單經(jīng)濟(jì)，所以，在供電系統(tǒng)中應(yīng)用特別廣泛；但是其斷流能力較小，選擇性較差，且其熔體熔斷后要更換熔體才能恢復(fù)供電，因此，在供電要求可靠性高的場所不宜采用。 （簡單、經(jīng)

2、濟(jì)） 低壓斷路器保護(hù) 又稱低壓自動開關(guān)保護(hù)，適用于要求供電可靠性較高和操作靈活方便的低壓供配電系統(tǒng)中。 （供電可靠性較高、操作靈活） 繼電保護(hù) 適用于要求供電可靠性較高、操作靈活方便特別是自動化程度較高的高壓供配電系統(tǒng)中。（自動化程度較高的場所） 熔斷器保護(hù)和低壓斷路器保護(hù)都能在過負(fù)荷和短路時動作，斷開電路，以切除過負(fù)荷和短路部分，而使系統(tǒng)的其它部分恢復(fù)正常運行，但熔斷器大多主要用于短路保護(hù)；而低壓斷路器除了可作過負(fù)荷和短路保護(hù)外，有的還可作低電壓或失壓保護(hù)。 繼電器保護(hù)裝置在過負(fù)荷時動作，一般只發(fā)出報警信號，引起值班人員注意，以便及時處理，只有過負(fù)荷危及人身或設(shè)備安全時，才動作于跳閘；而在發(fā)

3、生短路故障時，則要求有選擇性地動作于跳閘，將故障部分切除。二、對保護(hù)裝置的基本要求選擇性速動性可靠性靈敏度1 .min.OPKPIIS第二節(jié) 熔斷器保護(hù) 一、熔斷器在供配電系統(tǒng)中的配置 熔斷器在供配電系統(tǒng)中的配置，應(yīng)符合選擇性保護(hù)的原則。也就是熔斷器要配置得能使故障范圍縮小到最低限度。此外應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性，即供電系統(tǒng)中配置的熔斷器數(shù)量要盡量少。必須注意：在低壓系統(tǒng)中的PE線和PEN線上，不允許裝設(shè)熔斷器。 二、熔斷器熔體電流的選擇(一) 保護(hù)電力線路的熔斷器熔體電流的選擇 熔體額定電流應(yīng)不小于線路的計算電流，以使熔體在線路正常運行時不致熔斷，即30IIFEN 熔體額定電流還應(yīng)躲過線路的尖峰電流以使

4、熔體在線路正常運行時也不致熔斷，即pkFENII 熔斷器保護(hù)還應(yīng)于被保護(hù)的線路相配合，使之不致發(fā)生因過負(fù)荷和短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃而熔體不熔斷的事故，因此還應(yīng)滿足條件alOLFENIKI 為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許載流量； 為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許短時過負(fù)荷倍數(shù) alIOLK(二) 保護(hù)電力變壓器的熔斷器熔體電流的選擇TNFENII1)0 .25 .1 (式中 為變壓器的額定一次電流 TNI1上式考慮了以下三個因素： 熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負(fù)荷電流。油浸式變壓器的正常過負(fù)荷，在室內(nèi)可達(dá)20%，室外可達(dá)30%。 熔體電流要躲過來自變壓器低壓側(cè)的電動機(jī)自啟動引起的尖峰電流。 熔體電流要

5、躲過變壓器自身的勵磁涌流。(三) 保護(hù)電壓互感器的熔斷器熔體電流的選擇 由于電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷電流很小，因此保護(hù)高壓電壓互感器的RN2型熔斷器的熔體額定電流一般為0.5A三、熔斷器保護(hù)靈敏度的檢驗KIISFENkP.min. 熔體額定電流 410A 1632A 4063A80200A 250500A 5s 4.5 5 5 6 7 熔斷時間 0.4s 8 9 10 1l注：表中K值適用于符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的一些新型熔斷器如RTl2、RTl4、RTl5、NT等型熔斷器。對于老型熔斷器，可取K=47，即近似地按表中熔斷時間為5s的熔斷器來取值。 四、熔斷器的選擇與校驗選擇 熔斷器時應(yīng)滿足下列條件：1

6、)熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于線路的額定電壓。2)熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝熔體的額定電流 3)熔斷器的類型應(yīng)符合安裝條件及被保護(hù)設(shè)備的技術(shù)要求。 熔斷器還必須進(jìn)行斷流能力的校驗。限流式（RM 、RT0等）)3( IIoc非限流式（RW4、RM10）：)3(shocII斷流能力有上下限（跌開式）：)2(min.KocII五、熔斷器之間的選擇性配合 要求線路在發(fā)生故障時，靠近故障點的熔斷器首先熔斷，切斷故障部分。第三節(jié) 低壓斷路器保護(hù)一、低壓斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的配置1、單獨接低壓斷路器或低壓斷路器刀開關(guān)的形式2、低壓斷路器與磁力啟動器或接觸器配合的方式，3、低壓斷路器與熔斷器配合的方式。二、

7、低壓斷路器脫扣器的選擇和整定（一）、低壓斷路器過電流脫扣器額定電流的選擇 脫扣器額定電流 30.IIORN （二）、低壓斷路器過流脫扣器動作電流的整定（1）瞬時過流脫扣器動作電流的整定pkrelOPIKI)0(（2）短延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定pkrelopIKI)5(（3）長延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定30)(IKIrellop動作時間：反時限最長1-2h (4) 過流脫扣器與被保護(hù)線路的配合要求 取1.2 動作時間 0.2s,0.4s, 0.6s relKOPOLalIKI瞬時、短延時取4.5,長延時取1,爆炸性,粉塵取0.8萬能式 1.35 塑殼式 22.5relK

8、relK1.1（三）、低壓斷路器熱脫扣器的選擇和整定（1）熱脫扣器額定電流的選擇： 30.IITRN（2）熱脫扣器動作電流的整定： .30OP TRrelIKIrelK取1.1 四、低壓斷路器的選擇與校驗 1、選擇低壓斷路器應(yīng)滿足的條件：額定電壓不低于保護(hù)線路的額定電壓。額定電流不小于它所安裝的脫扣器的額定電流。類型應(yīng)符合安裝、保護(hù)、操作方式的要求。三、低壓斷路器過電流保護(hù)靈敏度的檢驗KIISopkPmin.3.1K 2、低壓斷路器斷流能力的校驗： 動作時間0.02s以上（DW）：分?jǐn)嚯娏?)3(KOCII動作時間0.02s以下（DZ）： )3(shOCII)3(shocii 一般來說，要保證

9、前后兩級低壓斷路器之間能選擇性動作，前一級低壓斷路器宜采用帶短延時的過流脫扣器，后一級低壓斷路器則采用瞬時過流脫扣器。而且。動作電流也是前一級大于后一級，前一級的動作電流至少不小于后一級的動作電流1.2倍，即212 . 1OPOPII五、前后低壓斷路器之間及低壓斷路器與熔斷器之間的選擇性配合（二）低壓路斷器與熔斷器之間的選擇性配合前一級低壓斷路器保護(hù)特性曲線：20%30%的負(fù)偏差后一級熔斷器保護(hù)特性曲線：30%50%的正偏差 作業(yè)： 思考題：6-1，6-2，6-3，6-5第一問 習(xí)題： 6-1，6-2上次課小結(jié)：工廠供電系統(tǒng)的過電流保護(hù)裝置有：熔斷器保護(hù)、低壓斷路器保護(hù)和繼電保護(hù)1熔斷器保護(hù)

10、適用于高低壓供電系統(tǒng)。由于其裝置簡單經(jīng)濟(jì)，所以，在供電系統(tǒng)中應(yīng)用特別廣泛；但是其斷流能力較小，選擇性較差，且其熔體熔斷后要更換熔體才能恢復(fù)供電，因此，在供電要求可靠性高的場所不宜采用。2低壓斷路器保護(hù) 又稱低壓自動開關(guān)保護(hù)，適用于要求供電可靠性較高和操作靈活方便的低壓供配電系統(tǒng)中。3繼電保護(hù) 適用于要求供電可靠性較高、操作靈活方便特別是自動化程度較高的高壓供配電系統(tǒng)中。供電系統(tǒng)對保護(hù)裝置有下列基本要求1選擇性 2速動性 3可靠性 4靈敏度1 .min.OPKPIIS第四節(jié) 常用的保護(hù)繼電器一、概述分類：電氣繼電器；非電氣繼電器。控制繼電器，保護(hù)繼電器。 保護(hù)繼電器：按其在繼電保護(hù)電路中的功能分

11、：測量繼電器；有或無繼電器。 測量繼電器裝設(shè)在繼電保護(hù)電路中的第一級，用來反映被保護(hù)元件的特性量變化。 有或無繼電器是一種只按電氣量是否再其工作范圍內(nèi)或者為零時而動作的電氣繼電器。繼電器：輸入物理量達(dá)到規(guī)定值時，電氣輸出電路被接通或分?jǐn)唷?保護(hù)繼電器 按其組成元件分，有機(jī)電型、晶體管型和微機(jī)型。 機(jī)電型繼電器按其結(jié)構(gòu)原理分：電磁式、感應(yīng)式等 按其反映的物理量：電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、瓦斯繼電器。 按其反映的數(shù)量變化分：過量繼電器、欠量繼電器。 按其在保護(hù)裝置中的用途分：啟動繼電器、時間繼電器、信號繼電器、中間繼電器等。 按其動作于斷路器的方式分：直接動作式、間接動作式。 按其在與一

12、次電路的聯(lián)系方式分：一次式繼電器和二次式繼電器。 KA電流繼電器，KT時間繼電器，Ks信號繼電器，KM中間繼電器 二、電磁式電流繼電器和電壓繼電器 過電流繼電器線圈中的使繼電器動作的最小電流，稱為繼電器的動作電流，用 表示。 OPI 使 過電流繼電器由動作狀態(tài)返回到起始位置的最大電流，稱為繼電器的返回電流，用 表示。 繼電器的返回電流與繼電器的動作電流之比，稱為繼電器的返回系數(shù)一般為0.8，越接近1越靈敏。 這種電流繼電器的動作極為迅速，可認(rèn)為是瞬時動作的，因此它是一種瞬時繼電器。 電壓繼電器多做成欠電壓繼電器，其動作電壓 ，返回電壓 ，返回系數(shù) 1； 其值越接近于1，說明繼電器越靈敏， 一般

13、為1.25。OPUreUOPrereUUK 三、電磁式時間繼電器 電磁式時間繼電器在繼電保護(hù)裝置中，用來使保護(hù)裝置獲得所要求的延時，它屬于機(jī)電式有或無繼電器，代表符號 KT工廠供電系統(tǒng)中常用的DS110、120系列，四、電磁式信號繼電器 KS 在繼電保護(hù)裝置中用來發(fā)出保護(hù)裝置動作的指示信號。五、電磁式中間繼電器 在繼電保護(hù)保護(hù)裝置中用作輔助繼電器六、感應(yīng)式繼電器 過電流保護(hù)，兼電流速斷保護(hù)。第五節(jié) 工廠高壓線路的繼電保護(hù)規(guī)定3-66KV線路： 相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)二、繼電保護(hù)的接線方式 一、概述（一） 兩相兩繼電器式 接線系數(shù)12IIKKAW二、兩相一繼電器式（差接式） （主

14、要用于高壓電動機(jī)保護(hù)） 接線系數(shù) 123).().().()3(CBWBAWCAWWKKKK三、繼電保護(hù)裝置的操作方式操作電源：直流電源、交流電源 1、直接動作式 2、“去分流跳閘”的操作方式 四、帶時限的過電流保護(hù) 帶時限的過電流保護(hù)，按其動作時限特性分，有定時限過電流保護(hù)和反時限過電流保護(hù)兩種。定時限就是保護(hù)裝置的動作時限是按預(yù)先整定的動作時間固定不變的，與短路電流大小無關(guān)；而反時限就是保護(hù)裝置的動作時限原先是按10倍動作電流來整定的，而實際的動作時間則與短路電流呈反比關(guān)系變化，短路電流越大，動作時間越短。 （一）、定時限過電流保護(hù)裝置的組成和原理 定時限過電流保護(hù)裝置的原理電路如下圖所示

15、，其中圖a為集中表示的原理電路圖，稱為接線圖，這種圖的所有電器的組成部件是各自歸總在一起的。圖b為分開表示的原理電路圖，稱為展開圖，這種圖的所有電器的組成部件按各部件所屬回路來分開繪制。從原理分析的角度來說，展開圖簡明清晰，在二次回路中應(yīng)用最為普遍。 （二）、反時限過電流保護(hù)裝置的組成和原理 反時限過電流保護(hù)裝置由GL型感應(yīng)式電流繼電器組成，其原理如圖所示。當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時，電流繼電器KA動作，經(jīng)過一定延時后(反時限特性)。其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，這時斷路器QF因其跳閘線圈YR被“去分流”而跳閘，切除短路故障。在繼電器KA去分流跳閘的同時，其信號牌掉下，指示保護(hù)裝置已經(jīng)動作。在短

16、路故障切除后，繼電器自動返回，其信號牌可利用外殼上的旋鈕手動復(fù)位。要求，繼電器這兩對觸點的動作程序必須是常開觸點先閉合，常閉觸點后斷開的轉(zhuǎn)換觸點。 （三）、過電流保護(hù)動作電流的整定 帶時限過電流保護(hù)(含定時限和反時限)的動作電流，應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流(包括正常過負(fù)荷電流和尖峰電流)，以免保護(hù)裝置誤動作；其返回電流，也應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流，否則保護(hù)裝置還可能發(fā)生誤動作。如圖所示。 a)電路b)定時限過電流保護(hù)的時限整定說明C)反時限過電流保護(hù)的時限整定說明四、過電流保護(hù)動作時限的整定 過電流保護(hù)的動作時限，應(yīng)按“階梯原則”進(jìn)行整定，以保證前后兩級保護(hù)裝置動作的選擇性，在后一級保護(hù)裝置所保

17、護(hù)的線路首端(如圖前頁所示線路中的k點)發(fā)生三相短路時，前一級保護(hù)的動作時間t1應(yīng)比后一級保護(hù)中最長的動作時間t2大一個時間級差t，如圖b和C所示，即 t1t2+ t 這一時間級差t，應(yīng)考慮到前一級保護(hù)動作時間可能發(fā)生的負(fù)偏差(提前動作)，考慮后一級保護(hù)動作時間可能發(fā)生的正偏差(延后動作)，還要考慮保護(hù)裝置特別是GL型感應(yīng)式繼電器動作時具有的慣性誤差。為了確保動作選擇性，還應(yīng)考慮一個保險時間。 （五）過電流保護(hù)的靈敏度5 . 1)2(min.opiKWpIKIKS六、提高過電流保護(hù)靈敏度的措施低電壓閉鎖 定時限過電流保護(hù)與反時限過電流保護(hù)的比較 定時限過電流保護(hù)的優(yōu)點是：動作時間比較精確，整定

18、簡便，且動作時間與短路電流大小無關(guān)，不會因短路電流小而使故障時間延長。但缺點是：所需繼電器多，接線復(fù)雜，且需直流操作電源，投資較大。此外，越靠近電源處的保護(hù)裝置，其動作時間越長，這是定時限過電流保護(hù)共有的一大缺點。 反時限過電流保護(hù)的優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)，加之可采用交流操作，因此相當(dāng)簡單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低，故它在中小工廠供電系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。但缺點是：動作時限的整定比較麻煩，而且誤差較大；當(dāng)短路電流小時，其動作時間可能相當(dāng)長，延長了故障持續(xù)時間；同樣存在越靠近電源、動作時間越長的缺點。 五、電流速斷保護(hù) 帶時限的過電流保護(hù)，有一個明顯的缺點，就是越靠近電源

19、的線路過電流保護(hù)，其動作時間越長，而短路電流則是越靠近電源越大，其危害也更加嚴(yán)重。因此規(guī)定，在過電流保護(hù)動作時間超過0.50.7s時，應(yīng)裝設(shè)瞬動的電流速斷保護(hù)裝置，如圖所示。 線路的定時限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)電路圖六、有選擇性的單相接地保護(hù) 在小接地電流的系統(tǒng)中，若發(fā)生單相接地故障時，只有很小的接地電容電流，而相間電壓不變，因此可暫時繼續(xù)運行。但是，由于非故障相的對地電壓要升高為原來對地電壓的根號3倍，對線路絕緣是一種威脅，如果長期下去，可能引起非故障相的對地絕緣擊穿而導(dǎo)致兩相接地短路。在發(fā)生單相接地故障時，必須通過無選擇性的絕緣監(jiān)視裝置或有選擇性的單相接地保護(hù)裝置，發(fā)出報警信號，以便運行

20、值班人員及時發(fā)現(xiàn)和處理。 單相接地保護(hù)又稱零序電流保護(hù)，它利用單相接地所產(chǎn)生的零序電流使保護(hù)裝置動作。當(dāng)單相接地危及人身和設(shè)備安全時，則動作于跳閘,如圖所示。 其原理如下:如果電纜WL1的A相發(fā)生接地故障，A相不存在對地電容電流，B相和C相有對地電容電流。電纜WL2和WL3也只有B相和C相有對地電容電流。所有這些對地電容電流都要經(jīng)過接地故障點。故障電纜A相芯線上流過所有電容電流之和，且與同一電纜的其他完好的B相和C相芯線及其金屬外皮上所流過的電容電流恰好抵消，而除故障電纜外的其他電纜的所有電容電流I3I6則經(jīng)過電纜頭接地線流入地中。接地線流過的這一不平衡電流(零序電流)就要在零序電流互感器TA

21、N的鐵心中產(chǎn)生磁通，使TAN的二次繞組感應(yīng)出電動勢，使接于二次側(cè)的電流繼電器KA動作，發(fā)出報警信號。必須強(qiáng)調(diào)：電纜頭的接地線必須穿過零序電流互感器的鐵心，否則接地保護(hù)裝置不起作用,如圖所示。 七、線路的過負(fù)荷保護(hù) 線路的過負(fù)荷保護(hù)只對可能經(jīng)常出現(xiàn)過負(fù)荷的電纜線路才裝設(shè)，如圖所示。第六節(jié) 電力變壓器的繼電保護(hù) 規(guī)定：對電力變壓器的下列故障及異常運行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置：繞組及其引出線的相間短路和中性點直接接地側(cè)的單相接地短路；繞組的匝間短路；外部短路引起的過電流；中性點直接接地系統(tǒng)中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；過負(fù)荷；油面降低；變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。不同容量、不同使用地點的變壓器裝設(shè)的保護(hù)裝置不同，見規(guī)程規(guī)定，下面主要介紹變壓器的瓦斯保護(hù)。 瓦斯保護(hù)稱氣體繼電保護(hù)，是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的相當(dāng)靈敏的保護(hù)裝置，瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器(又稱氣體繼電器KG)，它裝設(shè)在油浸式變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管中部。1、在變壓器正常運行時，瓦斯繼電器的容器內(nèi)包括其中的上下開口油杯，都是充滿油的；而上下油杯因各自平衡錘的作用而升起，如圖a所示。此時上下兩對觸點